В начале становления теории тектоники плит часто задавался вопрос: если материковые рифты и дно океанов расширяются при спрединге, не должен ли и сам земной шар соответственно расширяться? Загадка была разрешена, когда были обнаружены зоны субдукции – плоскости, наклоненные примерно под углом 45°, по которым океаническая кора пододвигается под край континентальной плиты. На глубине ок. 500–800 км от поверхности Земли кора расплавляется и вновь поднимается, формируя магматические камеры – резервуары с лавой, которая затем извергается из вулканов.

Вулканы. Места расположения вулканов тесно связаны с движением литосферных плит, при этом различают три типа вулканических зон. Вулканы субдукционных зон образуют тихоокеанское «огненное кольцо», Индонезийскую дугу и Антильскую дугу в Вест-Индии. Известны такие вулканы субдукционных зон, как Фудзияма в Японии, Сент-Хеленс и другие в Каскадных горах США, Монтань-Пеле в Вест-Индии. Внутриматериковые вулканы часто приурочены к зонам разломов или рифтов. Они обнаружены в Скалистых горах от Йеллоустонского национального парка и р.Снейк до р.Рио-Гранде, а также в Восточной Африке (например, гора Кения и вулкан Килиманджаро). Вулканы срединноокеанических разломных зон встречаются на океанических островах Гавайи, Таити, Исландия и др. Как внутриматериковые, так и срединноокеанические вулканы (по крайней мере, крупнейшие из них) связаны с глубоко залегающими «горячими точками» (восходящими конвективными струями) в мантии. По мере смещения перекрывающей плиты возникает цепочка вулканических центров, расположенных в хронологическом порядке.

Эти три типа вулканов различаются по характеру вулканической деятельности, химическому составу лавы и истории развития. Только лава вулканов субдукционных зон содержит большие объемы растворенных газов, что может приводить к катастрофическим взрывам. Другие типы вулканов вряд ли можно назвать «дружелюбными», но они гораздо менее опасны. Заметим, что возможна лишь самая общая классификация извержений, так как активность одного и того же вулкана каждый раз протекает по-своему и даже могут различаться отдельные фазы одного извержения.

Поверхность материков. Особенности рельефа материков изучаются наукой геоморфологией (гео – производное от имени греческой богини Земли Геи, морфология – наука о формах). Формы рельефа могут быть любого размера: от крупных, включающих горные системы (как, например, Гималаи), гигантские речные бассейны (Амазонка), пустыни (Сахара); до мелких – морских пляжей, клифов, холмов, ручьев и пр. Каждую форму рельефа можно анализировать с точки зрения особенностей строения, вещественного состава и развития. Возможно также рассмотрение по динамическим процессам, под которыми подразумеваются физические механизмы, обусловившие изменение форм рельефа во времени, т.е. предопределившие современный облик рельефа.

Почти все геоморфологические процессы зависят от следующих факторов: характера исходного материала (субстрата), структурного положения и тектонической активности, а также климата.

К крупнейшим формам рельефа относятся горные системы, плато, впадины и равнины. Горные системы претерпели смятие и сжатие в процессе движения плит, в настоящее время там преобладают эрозионно-денудационные процессы. Поверхность суши постепенно разрушается под воздействием мороза, льда, рек, оползней и ветра, а продукты разрушения аккумулируются во впадинах и на равнинах. В структурном отношении для гор и плато характерны продолжающиеся поднятия (с точки зрения теория тектоники плит это означает разогрев глубинных слоев), тогда как впадины и равнины характеризуются слабым погружением (за счет охлаждения глубинных слоев).

(55.94 Кб)

Существует компенсационный процесс, т.н. изостазия, одним из результатов которого является то, что по мере того как горы разрушаются эрозионными процессами, они испытывают поднятие, а на равнинах и во впадинах, где происходит накопление осадков, имеется тенденция к погружению. Под земной корой расположена астеносфера, состоящая из расплавленных пород, на поверхности которых «плавают» литосферные плиты. Если какой-то участок земной коры перегружен, то он будет «тонуть» (погружаться в расплавленную породу), в то время как остальная ее часть – «всплывать» (подниматься).

Главной причиной воздымания гор и плато является тектоника плит, однако эрозионно-денудационные процессы в сочетании с изостазией способствуют периодическому омоложению древних горных систем. Плато подобны горам, но они не смяты в результате коллизии (столкновения плит), а подняты единым блоком и обычно характеризуются горизонтальным залеганием осадочных пород (что, например, хорошо видно в обнажениях Большого каньона в Колорадо).

Другой геологический процесс, играющий очень важную роль в длительной истории материков, – эвстазия – отражает глобальные колебания уровня моря. Различают три типа эвстазии. Тектоническая эвстазия вызвана изменениями формы морского дна. Во время быстрой субдукции ширина океанического бассейна сокращается, а уровень моря повышается. Океанический бассейн также становится мельче из-за теплового расширения океанической коры при внезапном ускорении спрединга морского дна. Осадочная эвстазия обусловлена заполнением океанического бассейна осадками и лавой. Гляциоэвстазия связана с удалением воды из океанов во время материковых оледенений и ее отдачей при последующем глобальном таянии ледников. В периоды максимального оледенения площадь материков увеличивалась почти на 18%.

Из трех рассмотренных типов гляциоэвстазия сыграла наиболее важную роль в истории человечества. С другой стороны, эффект тектонической эвстазии был наиболее продолжительным. Периодически уровень Мирового океана повышался, и в результате затоплялись значительные части материков. Исключение составляли горы. Эти глобальные наводнения называются «талассократическими» (от греч. thlassa море и krtos – сила, мощь) фазами развития Земли. Последнее такое наводнение произошло ок. 100 млн. лет назад, в эпоху динозавров (некоторые живые организмы того времени предпочитали водный образ жизни). Обнаруженные во внутриматериковых районах морские осадки того времени с характерными для них ископаемыми организмами свидетельствуют, что Северная Америка от Мексиканского залива до Арктики была затоплена морем. Африка разделялась на две части пересекавшим Сахару мелководным проливом. Таким образом, каждый материк сокращался до размеров крупного архипелага.

Совсем иные условия существовали в эпохи, когда океаническое дно опускалось. Море отступало с шельфов, а суша повсеместно расширялась. Такие эпохи называются «эпейрократическими» (от греч. peiros – материк, суша).

Чередование эпейрократических и талассократических фаз определяло основной ход геологической истории и оставило следы в главных особенностях рельефа каждого материка. Эти явления также оказали большое влияние на животный и растительный мир. Ход эволюции как физического, так и биологического мира определялся и изменениями площади океанов.

Во время талассократических фаз формировался океанический климат с влагонасыщенными воздушными массами, проникающими на сушу. В результате средняя температура на Земле была по крайней мере на 5,5° C выше современной. Ледники существовали только в очень высоких горах. Условия на всех материках были более или менее однородными, суша покрывалась пышной растительностью, что способствовало развитию почв. Однако наземные животные пережили серьезный стресс из-за перенаселения и разобщения в отличие от своих морских собратьев, которые процветали на необъятных просторах значительно увеличившихся по площади шельфов.

Во время эпейрократических фаз складывалась противоположная ситуация. Площадь материков увеличивалась, и новые местообитания идеально подходили для существования крупных животных типа динозавров. Наибольшую площадь суша занимала ок. 200 млн. лет назад, что благоприятствовало эволюции этих созданий. В климатических условиях того времени с высоким «индексом континентальности» были широко распространены пустыни и красноцветные отложения и преобладала механическая эрозия.

назад   дальше